激光目标模拟器能量链模型的建立与分析

激光目标模拟器是激光制导武器半实物仿真系统的一个重要组成部分。它主要是用来模拟随气象条件、目标反射特性以及飞行距离的变化而变化的激光脉冲,为激光导引头提供一个与实际工作环境相接近的回波信号。从理论上论证了这种激光目标模拟器的可行性。依据波长为1 06μm的激光在大气中的传输特性,结合各种外界条件对它的影响,建立了激光传输的能量链模型,为激光制导武器半实物仿真系统提供了理论依据。     

激光制导武器能量特性半实物仿真技术研究

分析了激光半主动制导武器导引头接受激光能量特性,提出了激光能量特性半实物仿真系统.根据半实物仿真条件下导引头接受能量与实战条件下导引头接受能量应一致的原则,建立了半实物仿真条件下的能量传输关系.根据假设的激光半主动制导武器特性,对实现激光能量特性半实物仿真的相关技术进行了研究.     

运输机蒙皮红外辐射特性建模与分析

为了研究了C-17运输机的红外辐射特性,依据红外辐射的基本原理以及运输机的结构、材料等数据,对飞机机体进行几何建模和网格划分,通过流场仿真计算得到机体蒙皮的温度分布,并结合表面的多重遮挡算法计算出不同马赫数、不同视线方向的飞机蒙皮在红外(8 μm~12 μm)波段的总辐射强度。结果表明,方位角为0°时,相对于0.5马赫,1马赫飞行状态时,红外辐射强度增加32%,马赫数对红外辐射强度影响非常大,气动加热为其辐射强度的主要贡献源。从正前方或正后方探测时,红外辐射强度峰值随天顶角接近对称分布,从侧方探测时,红外辐射强度分布较为平均,因此天顶角对红外辐射强度影响较小。     

高强度红外辐射模拟器技术研究

高强度红外辐射模拟器用于模拟被导弹告警系统探测到的逼近导弹在3~5μm波段的红外辐射强度,能够测试导弹告警系统的防御反应的性能和正常工作情况。高强度红外辐射能量由一个大型反射光学系统及其焦点上的强红外源设计实现。辐射投射强度可通过光学系统前的两组电机驱动的平行狭板以百叶窗的方式控制。对设备的能量均匀性及能量强度进行严格测试。结果表明:设备辐射强度测试值均达到840W/sr,且辐射均匀性达到了89%,均满足设计使用要求。     

一种靶机红外辐射特性增强技术研究

为了在外场试验中检验红外制导武器系统的工作性能,需要使用靶机红外增强装置实现对真实目标红外辐射特性的模拟。介绍了一种利用光学方法实现靶机红外辐射增强和目标辐射特性模拟的技术。使用高亮度红外光源作辐射源,通过对光学系统的控制,在实现红外辐射增强的同时,可模拟不同距离和方向的红外辐射强度特性。通过建模对所模拟目标的红外辐射强度及辐射方向特性进行了分析,并以此为设计依据设计了光学系统。实现了对最大红外辐射强度为1600W/sr的目标辐射方向特性的模拟。     

纳秒激光诱导空气等离子体射频辐射特性研究

开展了波长为532 nm、脉宽为8 ns的纳秒激光诱导空气等离子体射频电磁辐射特性实验研究,基于锥形天线探测空气等离子体在30-800 MHz频谱范围有较强的射频电磁辐射,是等离子体内电偶极子振荡变速运动造成的.实验结果表明:随激光能量增加,30-200 MHz范围内射频辐射强度逐渐变强,但360-600 MHz频率范围射频辐射强度逐渐变弱.等离子体射频辐射的空间分布依赖于入射激光的偏振方向,当激光偏振方向与天线放置方向一致时,该方向上空气等离子体的射频辐射强度高,谱线较丰富.射频辐射总功率随激光能量先增加后降低,采用等离子体电子密度变化对等离子体频率及等离子体衰减系数影响(制约)关系,对射频辐射总功率随激光能量的变化规律进行了解释.     

激光对风标式激光制导炸弹干扰效能分析

针对光电对抗系统中烟幕无源、激光角度欺骗、激光阻塞、激光压制4种干扰方式,以风标式激光制导炸弹作为对抗目标,建立了激光对风标式激光制导炸弹的光电对抗仿真系统。阐述了系统的仿真流程,重点研究了激光能量大气传输、烟幕透过率、导引头信号处理、干扰效能计算、炸弹控制与运动等数学模型,进行了仿真试验及数据分析。根据仿真结果,分析了各干扰方式的主要影响因素,将影响干扰效果的主要因素分为瞬变型和渐变型两种,并给出二者对干扰效果影响的差异。该系统已应用于某光电对抗内场半实物仿真项目中,为光电对抗武器作战效能的分析与评估提供平台和依据。     

半主动激光制导能量传输与模拟技术

为模拟实战环境下半主动激光制导的目标回波能量,设计并研制了注入式激光能量模拟设备。对激光制导能量传递过程及模拟技术进行研究。首先,针对激光制导武器工作过程,建立了激光在大气中传输发生散射与衰减的模型,并针对实战中存在的各种烟雾、降雨、干扰烟剂等进行建模仿真。接着,设计了激光目标回波能量模拟器的总体方案,选用DPS-A激光器和布儒斯特角薄膜偏振器模拟激光衰减过程。设计了光纤耦合与匀光准直系统。最后,构建了激光制导半物理仿真系统,分别进行了激光回波能量模拟实验、激光导引头标定与激光末制导试验。实验结果表明:激光能量模拟误差小于3. 0%,导引头线性角度范围内残差小于0. 08°,测角精度小于0. 45 mrad,末制导过程体视线角跟踪误差小于0. 2°。该系统可模拟多种实战环境中激光能量传输情况,且精度高,能够满足激光制导半物理仿真要求。     

类HTV-2高超声速滑翔飞行器红外辐射特征与可探测性分析

以类HTV-2高超声速滑翔飞行器为研究对象,对其红外辐射特征进行了仿真分析。综合考虑了目标、背景、传输过程的方向和光谱特性,系统分析了地基平台、浮空器、天基卫星对类HTV-2高超声速飞行器的红外探测能力,得到了不同探测波段、不同探测平台的最大探测距离。研究结果表明,目标的红外辐射强度受观测方向的影响较大,最大探测距离随探测器灵敏度的增加而增大,中波波段(3.7~4.8μm、3.0~5.0μm)的探测距离比长波波段(7.7~9.5μm、8.0~12.0μm)的大。     

连续波光参量振荡器定向红外干扰

介绍了基于光纤激光器泵浦的光学参量振荡器发展现状及其在定向红外干扰技术中的应用前景,对定向红外干扰技术的一些基本原理进行了讨论。利用自研的一台基于光纤激光器泵浦的连续波光学参量振荡器,通过周期调谐的方式分别实现3.414,3.630和3.820 m的瓦级中红外激光输出。采用这3个波长的激光对中红外热像仪进行了干扰原理性实验。对比实验结果可以得出:对于3.820 m波长的中红外激光,当其辐照的HgCdTe探测器前功率密度大于10 W/cm2量级时,在传输750 m距离后,热像仪实现饱和效果并且非饱和区域图像灰度级发生较大变化,达到了掩盖有用信号的目的。     

Jamming effect analysis of infrared reticle seeker for directed infrared countermeasures

In directed infrared countermeasures (DIRCM), the purpose of jamming toward missiles is making missiles miss the target (aircraft of our forces) in the field of view. Since the DIRCM system directly emits the pulsing flashes of infrared (IR) energy to missiles, it is more effective than present flare method emitting IR source to omni-direction. In this paper, we implemented a reticle seeker simulation tool using MATLAB-SIMULINK, in order to analyze jamming effect of spin-scan and con-scan reticle missile seeker used widely in the world, though it was developed early. Because the jammer signal has influence on the missile guidance system using its variable frequency, it is very important technique among military defense systems protecting our forces from missiles of enemy. Simulation results show that jamming effect is greatly influenced according to frequency, phase and intensity of jammer signal. Especially, jammer frequency has the largest influence on jamming effect. Through our reticle seeker simulation tool, we can confirm that jamming effect toward missiles is significantly increased when jammer frequency is similar to reticle frequency. Finally, we evaluated jamming effect according to jammer frequencies, by using correlation coefficient as an evaluation criterion of jamming performance in two reticle missile seekers.     

激光对反舰导弹红外探测器干扰分析

针对激光对红外制导的反舰导弹干扰问题,建立了激光对反舰导弹红外探测器的干扰链路模型,推导了激光海上传输的大气透过率,计算了1．06μm激光在海上大气传输时仰角、能见度与大气透过率的关系,估算了对不同距离的反舰导弹红外探测器实现有效干扰所需发射的激光能量。     

基于激光光斑分时方法的弹目测角途径设计

提出了一种利用光电方法解决多发导弹测角的技术途径。示踪器向地面发射的脉冲光被跟踪目标的摄像机接收,解算出光斑和目标的偏角,形成制导修正依据;借助时序控制,使示踪器发光与相机曝光同步;设置各枚示踪器发光顺序,使摄像机每个曝光期内,只有目标或指定的导弹光斑进入,通过对像机视频图片的编组,可形成各枚导弹与目标的序列图片,实现各枚导弹独立制导。通过试验,在PM2.5指数为120的情况下,传输距离达到9 000 m,并实现100 Hz双光源切换,编码精度达到1 μs。该模式可满足探测距离和导弹区分。     

Generation of powerful filaments at a long distance using adaptive optics

Because of its extraordinary properties (intensity clamping, white light source, km long plasma channels), filamentation represents an ideal candidate for remote sensing. However, the promising generation of filaments at long distances for such purposes remains an issue.

We propose a specially designed focusing telescope to properly deliver the laser pulses at long distance and generate powerful filaments. The telescope includes a deformable mirror (DM) that corrects the wavefront’s aberrations working in a closed loop system with a wavefront sensor (WFS). Using this setup we are able to generate extraordinarily strong nitrogen signals at a distance as far as 90 m using 40 mJ laser pulses. Compared to the chirped based filament control technique, we believe that an appropriate control of the reservoir like what we have achieved will contribute to reduce the energy of the required laser pulses and at the same time, the cost of the required laser system.     

高温相变材料对红外诱饵剂性能的影响

研究了相变材料对常规红外诱饵药剂燃烧性能及红外辐射特性的影响。选择的八种高温相变材料中有三种材料在3～5 μm或8～14 μm波段内能不降低红外诱饵的红外辐射特性,而延长了红外诱饵的持续燃烧时间,降低了药柱的燃速,从而延长红外诱饵有效干扰时间。结果表明高温相变材料可作为一种有效的功能添加剂加入红外诱饵。     

红外仿真变焦光学系统设计

针对目前半实物仿真采用一弹一仿的问题,提出采用变焦距投影系统的五轴转台仿真方案,使得不同视场、不同焦距、不同型号的导引头可以采用同一套仿真系统进行仿真测试,提高了仿真系统的效费比。分析了红外半实物仿真用变焦光学系统的特点,设计了（8～12）μm波段衍射受限红外变焦光学系统,系统入瞳直径80mm,变倍比为3.0,弥散斑直径小于50μm。     

基于弹道的紫外告警系统探测方位角及规避时间仿真分析

提出基于比例导引规律的弹道三维仿真方法,利用弹道仿真法计算了紫外告警系统的探测方位角以及规避时间,分析了来袭导弹距离、威胁方向对探测方位角的和规避时间的影响。结果表明:当导弹在一定距离外,探测方位角随导弹距离的减小而增大、随威胁方向的增大先增大后减小,并且飞机以某威胁方向飞行时,告警系统对某距离范围内的导弹探测方位角几乎没有变化,规避时间随威胁方向的增大而减小。     

一种双波段成像系统的红外通道杂散光分析

为全面分析杂散光对红外系统成像质量的影响,设计了可见波段0.4 μm~0.7 μm、红外波段3 μm~5 μm,视场角均为2.27°×2.27°的共孔径成像光学系统。分析了杂散光来源,分别研究了带内与带外杂散光对其红外通道成像质量的影响。对于带内杂散光,设计了消杂光结构,采用FRED软件模拟分析了带内杂光抑制能力,结果表明:带内杂散光得到较好抑制,其鬼像影响可忽略不计,太阳杂散光抑制水平PST达到设定的10-8阈值量级。对于带外杂散光,主要研究了1.064 μm和2.6 μm两个波长带外激光对红外成像系统的影响,并利用有限元仿真计算,结果表明:系统反射镜温升达到703 K时,向外发出较强带内红外辐射,到达像面的辐射功率为0.195 mW,可对红外成像面造成强烈噪声干扰。